第十章静电场中的能量单元测试卷 2021-2022学年高二物理必修第三册（word版含答案）

第十章《静电场中的能量》单元测试卷
一、单选题（本大题共11小题）
1．一位同学用底面半径为r的圆桶形塑料瓶制作了一种电容式传感器，用来测定瓶内溶液深度的变化，如图所示，瓶的外壁涂有一层导电涂层和瓶内导电溶液构成电容器的两极，它们通过探针和导线与电源、电流计、开关相连，中间层的塑料为绝缘电介质，其厚度为d，介电常数为εr。若发现在某一小段时间t内有大小为I的电流从下向上流过电流计，设电源电压恒定为U，则下列说法中正确的是（　　）
A．瓶内液面降低了B．瓶内液面升高了
C．瓶内液面升高了D．瓶内液面降低了
2．如图所示，a，b，c，d是某电场中的四个等势面，它们是互相平行的平面，并且间距相等，下列判断中错误的是（　　）
A．该电场一定是匀强电场
B．相邻两个等势面间电势差一定相等
C．如果，则电场强度
D．如果，则电场方向垂直于等势面由b指向a
3．如图所示，直角三角形ACB中，电量为q的正点电荷固定在C点。另一负点电荷沿AB边从A点运动到B点，则下列说法正确的是（　　）
A．电场力所做总功为负
B．其电势能先增大后减小
C．电场力先做负功再做正功
D．其所受电场力逐渐减小
4．如图所示，匀强电场场强为E，A与B两点间的距离为d，AB与电场夹角为α，则A与B两点间的电势差为（　　）
A．Ed B．Edcosα
C．Edsinα D．Edtanα
5．某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为和，电势分别为和，则（　　）
A．， B．，
C．， D．，
6．如图中A、B、C三点都在匀强电场中，已知，，。把一个电量的正电荷从A移到B，电场力做功为零；从B移到C，电场力做功为，则该匀强电场的场强大小和方向是（　　）
A．，垂直向右 B．，垂直向左
C．，垂直斜向上 D．，垂直斜向下
7．一球面均匀带有正电荷，球内的电场强度处处为零，如图所示，O为球心，A、B为直径上的两点，，现垂直于将球面均分为左右两部分，C为截面上的一点，移去左半球面，右半球面所带电荷仍均匀分布，则（　　）
A．O、C两点电势相等
B．A点的电场强度大于B点
C．沿直线从A到B电势先升高后降低
D．沿直线从A到B电场强度逐渐增大
8．如图所示，A、B两导体板平行放置，在t=0时将电子从A板附近由静止释放（电子的重力忽略不计）。分别在A、B两板间加四种电压，它们的图线如下列四图所示。其中可能使电子到不了B板的是（　　）
A．B．C．D．
9．在一对很大的平行正对金属板间可形成匀强电场，通过改变两金属板间的电压，可使其间的电场强度随时间按如图所示的规律变化。在这个电场中间，有个带电粒子从时刻由静止释放，若带电粒子只受电场力作用，且运动过程中不接触金属板，则下列说法正确的是（　　）
A．带电粒子一定只向一个方向运动
B．内，电场力的冲量等于0，电场力做的功小于0
C．末带电粒子回到原出发点
D．内，电场力的冲量等于0
10．如图所示，两块很大的平行金属板M、N水平正对放置，连在恒定电压的电源上（极板移动过程U不变），两板间有一带电微粒以速度v0沿直线运动，当微粒运动到P点时，迅速将N板下移一小段距离。则此后微粒的运动情况可能是（　　）
A．沿轨迹①做曲线运动 B．方向改变沿轨迹②做直线运动
C．方向不变沿轨迹③做直线运动 D．沿轨迹④做曲线运动
11．一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两板间有一个正检验电荷固定在P点，如图所示，以C表示电容器的电容、E表示两板间的场强、φ表示P点的电势，Ep表示正电荷在P点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离l0的过程中，下列关于各物理量与负极板移动距离x的关系图象中正确的是（　　）
A． B． C． D．
二、多选题（本大题共3小题）
12．电容式传感器是用来将各种非电学物理量转变为电学物理量的装置。如图是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是 （　　）
A．甲图的传感器可以用来测量角度
B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度
C．丙图的传感器可以用来测量压力
D．丁图的传感器可以用来测量速度
13．一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10V、17V、26V。下列说法正确的是（　　）
A．电场强度的大小为2V/cm
B．坐标原点处的电势为1V
C．电子在a点的电势能比在b点的低7eV
D．电子从b点运动到c点，电场力做功为9eV
14．如图所示，曲线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x轴上有A、B两点，则（　　）
A．A点场强小于B点场强
B．A点场强方向指向x轴负方向
C．A点场强大于B点场强
D．A点电势高于B点电势
三、解答题（本大题共8小题）
15．如图所示，一平行板电容器的电容，两个极板之间的距离，电容器与的直流电源相连接，g取。
（1）求电容器的带电荷量。
（2）如果有一个带电荷量的灰尘静止在该平行板电容器的中间，该灰尘的质量是多少？
16．如图所示，a、b、c、d为匀强电场中四个等势面，相邻等势面距离为2cm，已知 。
（1）设B点电势为零，求A、C、D、P的电势；
（2）将的点电荷由A移到D，求电场力所做的功
17．一长为L的细线，上端固定，下端栓一质量为m、带电荷量为q的小球。处于如图所示的水平向右的匀强电场中。开始时，将线与小球拉成水平，小球静止在A点，释放后小球由静止开始向下摆动，当细线转过60°角时小球到达B点时的速度恰好为零。试求
（1）AB间电势差；
（2）匀强电场的电场强度E的大小；
（3）小球到达B点时，细线对小球拉力的大小。
18．如图甲所示，一对平行金属板、长为，相距为，为中轴线，两板间为匀强电场，忽略两极板外的电场，当两板间加电压时，某种带负电的粒子从点以速度沿方向射入电场，粒子恰好打在上极板的中点，粒子重力忽略不计。
（1）求带电粒子的比荷；
（2）若间加如图乙所示的交变电压，其周期，从开始，前时间内，后时间内，大量的上述粒子仍然以速度沿方向持续射入电场，最终所有粒子刚好能全部离开电场而不打在极板上，求的值。
19．如图甲所示，空间存在匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小为B，方向垂直于Oxy平面向里，电场强度大小E随时间t周期性变化的规律如图乙所示（E0未知），方向平行于Oxy平面（图中未画出）。t=0时刻，一电荷量为+q、质量为m的粒子M，从O点由静止释放进入第一象限，运动到离y轴的最远距离为x0时，加速度大小，t0时刻粒子运动到y轴上P点，速度恰好为零，不计粒子重力。
（1）求粒子从O点运动到P点过程中电场力做的功W，并判断0-2t0时间内电场的方向；
（2）求粒子离y轴最远时的速度大小v及粒子经过P点的时刻；
（3）撤去匀强电场，从O点释放粒子M的同时，从P点由静止释放一电荷量为-q、质量为m的粒子N，运动过程中两粒子没有相碰，系统的电势能比释放时最多减小Ep，求系统电势能最小时粒子M的纵坐标y。
20．如图所示，一个质子以一定初速度水平射入一个由两块带电的平行金属板组成的区域。两板间的电势差U=3.0×105V，电荷量q=1.60×10-19C．求质子从正极板运动到负极板时静电力做的功。
21．如图所示，两块金属板之间的电场为匀强电场，两板间的电压U=3×103V，两板间距离d=20cm。质子质量m=1.67×10-27kg，电荷量q=1.60×10-19C，取重力加速度g=10m/s2。
(1)求匀强电场的电场强度大小。
(2)比较质子在电场中A点受到的静电力和重力的大小，可得出什么结论？
22．如图所示，在电场强度为E的匀强电场中，A、B两点相距l，连线AB与电场强度方向的夹角为θ。将一电荷量为q的正电荷分别沿直线AB、折线ACB、曲线ADB从A点移动到B点，静电力各做了多少功？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
2．C
3．A
4．B
5．D
6．C
7．A
8．B
9．D
10．D
11．C
12．ABC
13．BD
14．AD
15．（1） C；（2） kg。
16．（1）30V、、、0V；（2）。
17．（1）；（2）；（3）
18．（1）；（2）
19．（1）0，沿x轴正方向；（2），；（3）
20．4.8×10-14J
21．(1)1.5×104V/m；(2)静电力比重力大得多
22．；；
答案第1页，共2页
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